KR101547597B1

KR101547597B1 - 서지보호소자 열화진단장치

Info

Publication number: KR101547597B1
Application number: KR1020140046661A
Authority: KR
Inventors: 김성열; 김정석
Original assignee: 익스팬테크주식회사
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-08-28

Abstract

본 발명은 서지보호소자 열화진단장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 서지보호소자 열화진단장치는, 전원이 공급되거나 외부신호가 공급되는 공급단자와 접지단자 사이에 전기적으로 연결되는 서지보호소자와; 열에 의해 변형되는 형상기억합금 또는 바이메탈을 이용하여 구성되며, 상기 서지보호소자를 통해 누설전류가 발생되지 않는 경우에는 상기 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결상태를 온(ON) 상태로 유지하고, 상기 서지보호소자를 통해 누설전류가 발생되는 경우에는, 누설전류에 의해 생성되는 열에 반응하여 상기 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결 상태를 오프(OFF) 상태로 유지시키는 퓨즈를 구비하여, 상기 퓨즈가 온상태 및 오프상태를 반복하는 경우에 상기 서지보호소자의 초기고장상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

Description

서지보호소자 열화진단장치{APPARATUS FOR DETECTING ELECTRICAL DEGRADATION CURRENT OF SURGE PROTECTING DEVICE}

본 발명은 서지보호소자 열화진단장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 서지보호소자의 고장을 미리 알 수 있고, 고장시에도 서지에 따른 손상을 방지할 수 있는 서지보호소자 열화진단장치에 관한 것이다.

전자기 펄스(Electromagnetic Pulse : EMP)는 자연 또는 인위적으로 발생하는 큰 에너지를 말하는 것으로, 자연적인 EMP는 낙뢰를 들 수 있고, 인공적인 EMP는 핵폭탄이나 전자 폭탄의 폭발시 발생하는 강력한 에너지의 펄스를 들 수 있다.

이와 같이 상기 EMP에 노출된 전자기기들은 큰 에너지 펄스의 영향에 의해 오동작 내지는 파손에 이르는 심각한 타격을 받을 수 있는바, 중요한 업무의 기능을 하는 전자기기에 대하여는 외부의 예상치 못한 상기 전자기펄스로부터 보호하기 위한 수단을 강구하는 것이 시급한 현실에 있다.

특히 북한에서 EMP 폭탄을 개발 완료한 것으로 추정되는 현시점에서 국가 중요시설물 및 무기체계 장비들을 전자기 펄스 폭탄으로부터 보호하기 위한 대책이 시급한 실정에 있다.

그러나 EMP 방호(항파장) 설비는 막대한 예산과 많은 시간적인 준비과정이 소요되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 전자기 펄스(EMP)를 차단하기 위한 EMP필터가 제조되어 사용되고 있다.

이러한 EMP 필터는 전자기 펄스를 차단하지만, 서지(Surge) 유입도 차단되어야 하기 때문에 서지 보호소자가 추가적으로 구비되게 된다. 이러한 서지보호소자의 예로는 MOV(Metal Oxide Varistor)가 있다.

MOV는 통상적으로 전원공급단자 또는 외부신호입력단자와 접지단자 사이에 연결되는 구조로 되어 있으며, 전류의 비대칭 효과를 이용하여 일정 전압 이상의 전압이 인가되면 전류를 흐르게 되고, 이러한 전류는 접지단자로 흘러가게 된다.

즉 MOV는 평상시에는 전기적으로 오픈 상태를 유지하고 있다가, 서지 등의 높은 전압이 유입되는 경우 전기적으로 쇼트(short) 상태로 되어, 유입되는 서지를 접지단자로 흘려보내게 된다. 이에 따라 서지 등의 높은 전압으로부터 EMP 필터(또는 내부회로)를 보호하게 된다.

이러한 MOV는 서지가 유입되지 않는 경우에는 전기적으로 오픈 상태를 유지하여야 하나, MOV 소자가 열화되어 이상이 있는 경우 고장 초기 단계에는 누설전류가 발생되었다가 멈추고, 다시 누설전류가 발생되었다가 멈추는 현상이 반복적으로 일어나게 되고, 완전히 고장상태에서는 누설전류가 과다하게 발생되어 쇼트상태를 유지하게 된다.

MOV에 고장이 발생하여 쇼트상태를 유지하는 경우에는, 이에 연결되어 있는 EMP 필터가 제기능을 발휘할 수 없게 되어, 보호하고자 하는 전자기기 들이 손상을 입게 되나, MOV의 고장시점을 미리 예측하거나 알 수 있는 방법이 현재까지는 알려져 있지 않다.

종래의 경우에는 별도의 누설전류 측정기를 가지고, 점검자가 MOV의 누설전류를 수동으로 측정하여 고장여부를 판단하고 있으나, 이러한 방법은 효율적이지 못하고 시간과 비용이 과대하게 소요되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 서지보호소자 열화진단장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 서지보호소자의 초기 열화 및 고장 상태를 실시간으로 알 수 있는 서지보호소자 열화진단장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 서지 등의 높은 전압으로부터 EMP 필터(또는 내부회로)를 보호할 수 있는 서지보호소자 열화진단장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 서지보호소자 열화진단장치는, 전원이 공급되거나 외부신호가 공급되는 공급단자와 접지단자 사이에 전기적으로 연결되는 서지보호소자와; 열에 의해 변형되는 형상기억합금 또는 바이메탈을 이용하여 구성되며, 상기 서지보호소자를 통해 누설전류가 발생되지 않는 경우에는 상기 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결상태를 온(ON) 상태로 유지하고, 상기 서지보호소자를 통해 누설전류가 발생되는 경우에는, 누설전류에 의해 생성되는 열에 반응하여 상기 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결 상태를 오프(OFF) 상태로 유지시키는 퓨즈를 구비하여, 상기 퓨즈가 온상태 및 오프상태를 반복하는 경우에 상기 서지보호소자의 초기고장상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 서지보호소자는 MOV(Metal Oxide Varistor)일 수 있다.

상기 퓨즈는, 상기 접지단자에 제2단자가 연결된 상기 서지보호소자의 제1단자와 상기 공급단자 사이에 접속되는 스핀들과;상기 스핀들이 삽입되며 형상기억합금으로 이루어진 형상기억 합금 스프링을 구비하여, 누설전류에 의해 생성되는 열에 대응하여 상기 스프링의 인장력이 달라짐에 의해 상기 스핀들의 위치가 이동되어 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결상태를 온 상태 또는 오프 상태로 유지할 수 있다.

상기 서지보호소자 열화진단장치는, 상기 퓨즈에 의해 온 상태 및 오프 상태가 일정시간 동안 반복되는 경우 또는 상기 퓨즈에 의해 오프상태가 일정시간동안 지속되는 경우에 상기 서지보호소자의 열화로 진단하는 판단하여, 상기 서지보호소자의 고장을 알리는 경고유닛을 더 구비할 수 있다.

상기 경고유닛은 상기 퓨즈가 오픈상태일 때 점등되는 LED를 구비하거나, 상기 퓨즈가 오픈상태일 때 유무선 통신망을 통해 원격지로 전송되는 경고신호발생기를 구비할 수 있다.

상기 서지보호소자 열화진단장치는, 보완용 서지보호소자와; 상기 퓨즈가 오픈상태일 때, 상기 퓨즈의 오픈상태신호에 응답하여 동작하는 적어도 하나의 스위치를 더 구비하여, 상기 퓨즈가 오픈상태일 경우에, 상기 적어도 하나의 스위치의 동작을 통해 상기 보완용 서지보호소자가 상기 공급단자와 상기 접지단자 사이에서 전기적 연결상태를 가지도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, MOV 등의 서지보호소자의 누설전류가 발생 또는 미발생을 반복하는 초기 열화상태 및 완전 열화 상태 등의 고장 상태를 실시간으로 검출하고 확인하는 것이 가능하며, 고장시에 보완용 서지보호소자를 통해 서지를 차단할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 서지보호소자 열화진단장치의 회로도이고,
도 2는 도 1의 상기 퓨즈(F)의 개략도 및 동작상태도를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 서지보호소자 열화진단장치의 회로도이고,
도 4 내지 도 7은 도 1의 상기 서지보호소자 열화진단장치의 개략적 외형도들이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 서지보호소자 열화진단장치(100)의 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 서지보호소자 열화진단장치(100)는 서지보호소자(S1), 퓨즈(F), 경고유닛(150)을 구비한다. 상기 경고유닛(150)은 포토커플러(PC), LED램프(LD1,LD2) 및 각종 보호소자들(D1,D2,D3,D4,R1,R2,R3)을 구비한다.

상기 서지보호소자(S1)는 서지(surge) 보호를 위한 소자로, EMP 필터 등에서의 전원이 공급되거나 외부신호가 공급되는 공급단자(H)와 접지단자(L) 사이에 전기적으로 연결된다.

상기 서지보호소자(S1)는 MOV(Metal Oxide Varistor)일 수 있으나, 경우에 따라 TVS (Transient Voltage Suppression) 다이오드, 방전갭 어레스터(discharge gap Arrestor), SIC 바리스터 및 제너다이오드 중에서 선택된 적어도 하나의 소자가 선택될 수 있다.

상기 서지보호소자(S1)는 서지가 유입되지 않는 경우에는 오픈(open) 상태를 유지하고, 서지가 유입되는 경우에 쇼트(short)되도록 동작하여 상기 공급단자(H)로 유입되는 서지를 접지단자(L)로 내보내므로 EMP 필터 등의 내부회로(미도시)를 보호하게 된다.

상기 퓨즈(F)는 열에 의해 변형되는 형상기억합금 또는 바이메탈을 이용하여 구성될 수 있다. 상기 퓨즈(F)는 상기 서지보호소자(S1)를 통해 누설전류가 발생되지 않는 경우에는 상기 서지보호소자(S1)와 공급단자(H)의 전기적 연결상태를 온(ON) 상태로 유지하고, 상기 서지보호소자(S1)를 통해 누설전류가 발생되는 경우에는, 누설전류에 의해 생성되는 열에 반응하여 상기 서지보호소자(S1)와 상기 공급단자(H)와의 전기적 연결 상태를 오프(OFF) 상태로 유지시키게 된다.

도 2는 도 1의 상기 퓨즈(F)의 개략도를 나타낸 것으로, 형상기억합금 스프링(SMA Spring:Shape Memory Alloy Spring)을 이용한 것이다.

형상기억합금은 티타늄과 니켈의 합금체로 물리적으로 충격을 가하여 모양이 변화여도 임의의 온도에서 본래의 모습으로 되돌아오는 변태력을 가지고 있으며, 이 변태력은 티타늄과 니켈의 함량에 따라 온도대응력이 달라지는 성질을 가지고 있다.

따라서, 일정온도 범위(상온)에서는 압축형태를 유지하여 인장력이 작은 상태를 가지고, 일정온도 범위이상(예를 들어, 누설전류에 의해 발생되는 열에 의해 상승된 온도범위)에서는 신장되어 인장력이 커지도록 구성된 형상기억합금 스프링을 이용하여 퓨즈를 구성하는 것이 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈(F)는 내부공간이 구비된 도전성 재질의 하우징(30), 상기 하우징(30)과는 절연쳬(25)에 의해 절연되면서 상기 하우징(30)의 내부공간 일측으로 삽입되는 제1리드단자(10), 상기 하우징과 전기적으로 접속된 제2리드단자(20), 상기 하우징(30)의 내부공간에 배치되어 상기 하우징(30)의 내부공간에서 이동가능하도록 배치된 스핀들(60), 상기 스핀들(60)의 일측을 감싸면서 상기 스핀들(60)과 상기 내부공간에 삽입된 상기 제1리드단자(10)와의 사이에 배치되는 형상기억합금 스프링(50), 상기 스핀들(60)의 타측 및 상기 하우징(30)에 전기적으로 접속되어 상기 스핀들(60)의 타측과 상기 내부공간의 타측 사이에 배치되는 바이어스 스프링(40)을 구비한다.

상기 스핀들(60)은 일측에는 상기 형상기억합금 스프링(50)이 배치되고 타측에는 상기 바이어스 스프링(40)이 배치되는 구조를 가진다.

상기 제1리드단자(10)는 상기 공급단자(H)와 전기적으로 연결되고, 상기 제2리드단자(20)는 상기 접지단자(L)에 일단이 연결된 상기 서지보호소자(S1)의 타단에 전기적으로 연결되는 구조를 가지게 된다.

상기 퓨즈(F)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상온 범위의 전이온도 이하의 온도범위를 가지는 평상시에는 상기 스핀들(60)이 상기 제1리드단자(10)와 전기적으로 쇼트(short)상태를 유지하도록 상기 형상기억합금 스프링(50)의 인장력이 상기 바이어스 스프링(40)의 인장력보다 작은 상태를 유지하게 된다.

그러나 누설전류가 발생되어 상기 바이어스 스프링(40)에 누설전류가 인가되게 되면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 바이어스 스프링(40)은 자체 저항값에 의해 열이 발생하여 온도가 상승하게 되고, 이에 따라 상기 하우징(30)의 내부온도가 상승하게 된다. 상기 하우징(30)의 내부온도가 상승하게 되면, 상기 형상기억합금 스프링(50)은 높아진 온도에 따라 인장되게 된다. 이에 따라 상기 형상기억합금 스프링(50)의 인장력은 상기 바이어스 스프링(40)의 인장력보다 커지게 되고, 상기 형상기억 합금 스프링(50)의 인장력이 커짐에 따라, 상기 형상기억합금 스프링(50)이 상기 스핀들(60)을 밀어 상기 스핀들(60)이 상기 하우징(30)의 내부공간 내에서 타측 방향으로 이동하게 되어, 상기 제1리드단자(10)와 상기 스핀들(60)이 전기적으로 오픈(open) 상태를 가지게 된다.

이후 누설전류가 사라져 상기 하우징(30)의 온도가 내려가게 되면, 상기 형상기억합금 스프링(50)의 인장력이 작아서 평상시의 상태로 복원되게 된다.

상기 서지보호소자(S1)는 초기 고장시에 누설전류가 발생되는 상태와 발생되지 않는 상태가 반복적으로 일어나기 때문에, 상기 퓨즈(F)의 온 상태 및 오프 상태의 반복동작을 통해 상기 서지보호소자(S1)의 초기 고장여부를 알 수 있게 된다.

이러한 상태를 위해 상기 형상기억 합금 스프링(50)은 전이온도 이하 일때(누설전류 미발생시)의 인장력은 상기 바이어스 스프링(40)의 인장력보다 작고, 전이온도 이상 일때(누설전류 발생에 따라 열이 발생되는 경우)는 상기 형상기억 합금 스프링(50)의 인장력은 상기 바이어스 스프링(40)의 인장력보다 크도록 설계되어야 할 것이다.

이후 상기 서지보호소자(S1)가 완전히 고장나 쇼트상태를 가지는 경우에는 누설전류가 허용범위 이상을 초과하게 되므로, 상기 바이어스 스프링(40)이 끊어지도록 설계하여 일반 퓨즈 기능을 가지도록 할 수 있다.

상기 경고유닛(150)은 상기 퓨즈(F)가 온 상태 일경우에는 정상상태임을 알리는 초록색 LED 램프(LD1)을 점등시키고, 상기 퓨즈(F)가 오픈상태일 경우에는 상기 서지보호소자(S1)의 고장을 알리는 붉은색 LED램프(LD2)를 점등시켜 사용자가 상기 서지보호소자(S1)의 열화로 인한 초기고장상태 또는 완전고장상태를 알리기 위한 것이다.

이하 경고유닛(150)의 구성을 설명한다.

상기 포토커플러(PC)는 상기 퓨즈(F)의 제1리드단자(10) 또는 상기 서지보호소자(S1)의 타단과 제1입력단자(애노드)(1)가 전기적으로 연결되고, 제2입력단자(캐소드)(2)는 상기 접지단자(L)에 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.

포토커플러(PC)는 발광소자와 수광소자를 광학적으로 결합(커플링)하여 1패키지 내에 조합한 광복합 디바이스로, 회로와 회로사이를 전기적으로 절연한 상태에서 신호를 전달할 수 있는 장점이 있다.

상기 퓨즈(F)의 제1리드단자(10) 또는 상기 서지보호소자(S1)의 타단과 상기 제1입력단자(1) 사이에는 상기 포토커플러(PC)의 보호 및 동작을 위해 다이오드(D1), 저항(R1)이 직렬연결구조를 가질 수 있고, 상기 포토커플러(PC)의 제1입력단자(1)와 제2입력단자(2) 사이에는 제너다이오드(D4)가 연결될 수 있다.

상기 포토커플러(PC)의 제1출력단자(컬렉터)(3)는 제1노드(n1)에 연결되고, 상기 포토커플러(PC)의 제2출력단자(이미터)(4)는 상기 초록색 LED램프(LD1)의 일단과 연결될 수 있다. 상기 초록색 LED램프(LD1)의 타단은 상기 접지단자(L)와 전기적으로 연결되어 있다.

상기 공급단자(H)와 상기 제1노드(n1) 사이에는 다이오드(D2) 및 저항(R2)가 직렬 연결되어 있고, 상기 제1노드(n1)과 접지단자(L) 사이에는 역전류 방지를 위한 다이오드(D3), 저항(R3) 및 붉은색 LED램프(LD2)가 직렬연결구조를 가진다.

상기 경고유닛(150)은 다음과 같이 동작한다.

상기 퓨즈(F)의 온 상태에서는 상기 공급단자(H)를 통해 공급되는 전압이 상기 다이오드(D1)에 의해 반파 정류되어 레벨이 낮아져 제1입력단자(1)를 통해 상기 포토커플러(PC)에 입력신호가 공급되게 된다. 이후 상기 포토커플러(PC)는 상기 입력신호에 응답하여 동작하게 되므로, 상기 공급단자(H)의 공급전압이 다이오드(D2) 및 저항(R3)를 거쳐 상기 제1노드(n1)를 통해 상기 제1출력단자(3)로 인가되게 되고, 제1출력단자(3)로 인가된 전압은 상기 제2출력단자(4)를 통해 상기 초록색 LED 램프(LD1)로 인가되어 상기 초록색 LED 램프(LD1)를 점등시키게 된다. 이때 상기 붉은색 LED 램프(LD2)로는 신호나 전압이 인가되지 않는다.

상기 퓨즈(F)의 오프 상태에서는 상기 퓨즈(F)가 오프되어 상기 포토커플러(PC)에는 신호가 입력되지 않으므로, 상기 포토커플러(PC)는 동작하지 않는다. 이에 따라, 상기 공급단자(H)의 전압 또는 신호는 상기 제1노드(n1)를 통해 상기 붉은색 LED램프(LD2)로 인가되어 상기 붉은색 LED램프(LD2)를 점등시키게 된다.

이에 따라, 상기 서지보호소자(S1)의 고장여부를 알 수 있게 된다.

상기 서지보호소자(S1)의 초기고장 또는 초기열화시에는 상기 퓨즈(F)가 온상태 및 오프 상태를 반복하므로, 이에 대응하여 상기 초록색 LED램프(LD1) 및 상기 붉은색 LED 램프(LD2)가 교대로 점등하게 된다. 이후 상기 서지보호소자(S1)가 완전히 고장상태로 되어 상기 퓨즈(F)의 바이어스 스프링(40)이 완전히 끊어지게 되면, 상기 붉은색 LED 램프(LD2) 점등 상태를 유지하게 된다.

이에 따라 상기 LED램프(LD1,LD2)의 교대 점등의 경우에는 상기 서지보호소자(S1)가 초기 고장상태이고, 상기 붉은색 LED 램프(LD2)의 계속 점등시에는 상기 서지보호소자(S1)의 완전고장 상태임을 알 수 있게 된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 LED 램프들(LD1,LD2) 대신 경고신호발생기(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 경고신호 발생기는 상기 퓨즈(F)의 오픈상태일 경우에 유무선 통신망을 통해 원격지로 상기 서지보호소자(S1)의 고장여부를 알 수 있도록 신호를 전송할 수 있다. 이 경우는 상기 퓨즈(F)의 오픈 상태일 경우에만 전송할 수도 있고, 온 상태 일 경우에도 포함하여 신호를 전송하는 것이 가능하다.

상기 경고신호 발생기는 상기 LED램프들(LD1,LD2)과는 별도로 구비되는 것도 가능하다.

상술한 서지보호소자 열화진단장치(100)의 경우는 서지보호소자의 고장을 초기에 알 수 있어, 효과적으로 대처할 수 있다는 장점이 있으나, 서지보호소자가 고장난 이후에 빠른 교체작업이 필요하나, 교체작업전에 서지가 유입되는 경우에는 EMP 필터 등의 내부회로가 손상될 수 있다. 따라서 서지보호소자의 고장의 경우에도 내부회로 등을 보호할 수 있는 방안이 필요하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 서지보호소자 열화진단장치(200)의 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 서지보호소자 열화진단장치(200)는 서지보호소자(S1), 퓨즈(F), 경고유닛(150), 보완용 서지보호소자(S2) 및 보완유닛(180)을 구비한다. 상기 서지보호소자(S1), 상기 퓨즈(F), 상기 경고유닛(150)의 경우는 본 발명의 제1실시예의 경우와 그 구성이나 연결구조 및 동작이 동일하므로 더 이상의 설명을 생략한다.

상기 보완유닛(180)은 제1스위치(SW), 제2스위치(Q1), 보호소자들(D5,R4,R5)을 구비한다.

상기 제1스위치(SW)는 릴레이 스위치로 구성되는 경우 상기 공급단자(H)와는 다이오드(D5) 및 저항(R4)을 경유하여 코일의 일단이 연결되고 코일의 타단은 제3노드(n3)와 연결된다. 즉 상기 공급단자(H)와 상기 저항(R4) 사이에 다이오드(D5)가 연결되고, 상기 저항(R4)과 상기 제3노드(n3) 사이에 코일이 연결되는 구조를 가진다. 그리고, 상기 제1스위치(SW)의 제1접점(A)은 상기 보완용 서지보호소자(S2)의 일단과 연결되고, 상기 제1스위치(SW)의 제2접점(B)은 상기 공급단자(H)와 연결되게 된다.

따라서 상기 제1스위치(SW)의 코일에 전류가 흐르는 경우에는 상기 제1접점(A)과 상기 제2접점(B)이 전기적으로 연결되어 상기 보완용 서지보호소자(S2)가 상기 공급단자(H)와 전기적으로 연결되고, 상기 코일에 전류가 흐르지 않는 경우에는 상기 제1접점(A)과 상기 제2접점(B)이 전기적으로 연결되지 않고 차단되므로 상기 보완용 서지보호소자(S2)가 상기 공급단자(H)와 전기적으로 연결되지 않는다.

상기 제2스위치(Q1)는 n채널 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 저항(R3)과 상기 붉은색 LED램프(LD2) 사이의 노드인 제2노드(n2)에 저항(R5)을 경유하여 베이스(또는 게이트)가 연결되고, 상기 접지단자(L)에 이미터(또는 소오스)이 연결되고, 상기 제3노드(n3)에 컬렉터(또는 드레인)가 연결되는 구조를 가진다. 즉 상기 제2노드(n2)와 상기 제2스위치(Q1)의 베이스(또는 게이트) 사이에 상기 저항(R5)가 연결되는 구조를 가진다.

상기 제2스위치(Q1)는 상기 붉은색 LED 램프(LD2)의 점등시 즉 상기 퓨즈(F)가 오프 상태일때 도통되어 온 상태로 되고, 상기 초록색 LED 램프(LD1)의 점등시 즉 상기 퓨즈(F)가 온 상태일 때는 오프 상태로 되어 전류를 차단하게 된다.

상기 보완용 서지보호소자(S2)는 상기 제1스위치(SW)의 제1접점(A)에 일단이 연결되고 타단은 상기 접지단자(L)에 연결되는 구조를 가진다.

상기 보완유닛(180)은 다음과 같이 동작한다.

우선 상기 퓨즈(F)의 온 상태에서는 상기 붉은색 LED 램프(LD2)로는 신호나 전압이 인가되지 않으므로, 상기 제2스위치(Q1)이 차단되어 있어, 상기 제1스위치(SW)는 동작하지 않으며, 제1접점(A)과 제2접점(B)이 서로 떨어져 있으므로, 상기 공급단자(H)와 상기 보완용 서지보호소자(S2)가 전기적으로 연결되지 않는다.

이 경우는 상기 서지보호소자(S1)가 정상적으로 동작하는 경우이므로 상기 보완용 서지보호소자(S2)가 필요없게 되다.

상기 퓨즈(F)의 오프 상태에서는 상기 공급단자(H)의 전압 또는 신호는 상기 제1노드(n1) 및 제2노드(n2)를 통해 상기 붉은색 LED램프(LD2)로 인가되어 상기 붉은색 LED램프(LD2)를 점등시키게 된다. 이 경우에는 상기 제2노드(n2)를 통해 상기 제2스위치(Q1)의 베이스(또는 게이트)로 전압 또는 신호가 인가되므로, 상기 제2스위치(Q1)가 동작하여 상기 제3노드(n3)와 상기 접지단자(L) 사이를 도통시킨다. 이에 따라 상기 제1스위치(SW)의 코일에 전류가 흐르게 되므로, 상기 제1접점(A) 및 상기 제2접점(B)이 전기적으로 연결되게 되고, 이에 따라 상기 공급단자(H)와 상기 보완용 서지보호소자(S2)가 전기적으로 연결되게 된다.

상기 서지보호소자(S1)는 완전 고장상태 또는 초기 고장상태이므로, 서지유입시에 상기 보완용 서지보호소자(S2)를 통해 대처할 수 있게 된다.

도 4 내지 도 7은 도 1의 상기 서지보호소자 열화진단장치(100)의 외형을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4 및 도 5는 서지보호소자(S1)가 내장되는 경우이고, 도 6 및 도 7은 기존에 설치되어 있는 서지보호소자(S1)에 상기 열화진단장치(100b)(서지보호소자(S1) 제외)를 연결하는 경우를 나타낸 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 서지보호소자 열화진단장치(100a)는 사각형상의 케이스(C1) 내부에 서지보호소자(S1), 퓨즈(F), 기타 도 1에 도시된 회로에 대응하는 소자들이 장착된 회로기판(PCB) 내장되어 있으며, 외부로 입력단자, 출력단자, 검출단자가 노출되는 구조를 가진다. 그리고 상기 LED램프(LD2)가 외부로 노출되어 있다. 여기서 LED램프(LD1)는 설치되지 않는 상태이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 서지보호소자 열화진단장치(100b)는 서지보호소자(S1)을 외부에서 연결가능한 구조로 서지보호소자(S1)이 제외된 상태로 구성되어, 퓨즈(F) 및 도 1에 도시된 회로에 대응하는 소자들이 장착된 회로기판(PCB)이 케이스(C2) 내장되어 외부로 입력단자(L1), 출력단자(L2), 검출단자(L3)가 노출되는 구조를 가진다. 그리고 상기 LED램프(LD2)가 외부로 노출되어 있다. 여기서 LED램프(LD1)는 설치되지 않는 상태이다.

상기 서지보호소자 열화진단장치(100b)는 이미 설치되어 있는 서지보호소자(S1)에 장착하여 고장진단을 위한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, MOV 등의 서지보호소자의 누설전류가 발생 또는 미발생을 반복하는 초기 열화상태 및 완전 열화 상태 등의 고장 상태를 실시간으로 검출하고 확인하는 것이 가능하며, 고장시에 보완용 서지보호소자를 통해 서지를 차단할 수 있다는 장점이 있다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

S1:서지보호소자 F: 퓨즈
150: 경고유닛 180 : 보완유닛

Claims

서지보호소자 열화진단장치에 있어서:
전원이 공급되거나 외부신호가 공급되는 공급단자와 접지단자 사이에 전기적으로 연결되는 서지보호소자와;
열에 의해 변형되는 형상기억합금 또는 바이메탈을 이용하여 구성되며, 상기 서지보호소자를 통해 누설전류가 발생되지 않는 경우에는 상기 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결상태를 온(ON) 상태로 유지하고, 상기 서지보호소자를 통해 누설전류가 발생되는 경우에는, 누설전류에 의해 생성되는 열에 반응하여 상기 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결 상태를 오프(OFF) 상태로 유지시키는 퓨즈를 구비하여,
상기 퓨즈가 온상태 및 오프상태를 반복하는 경우에 상기 서지보호소자의 초기고장상태로 판단하되,
상기 퓨즈는,
상기 접지단자에 제2단자가 연결된 상기 서지보호소자의 제1단자와 상기 공급단자 사이에 접속되는 스핀들과;
상기 스핀들이 삽입되며 형상기억합금으로 이루어진 형상기억 합금 스프링을 구비하여,
누설전류에 의해 생성되는 열에 대응하여 상기 스프링의 인장력이 달라짐에 의해 상기 스핀들의 위치가 이동되어 서지보호소자와 상기 공급단자와의 전기적 연결상태를 온 상태 또는 오프 상태로 유지함을 특징으로 하는 서지보호소자 열화진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 서지보호소자는 MOV(Metal Oxide Varistor)임을 특징으로 하는 서지보호소자 열화진단장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 서지보호소자 열화진단장치는,
상기 퓨즈에 의해 온 상태 및 오프 상태가 일정시간 동안 반복되는 경우 또는 상기 퓨즈에 의해 오프상태가 일정시간동안 지속되는 경우에 상기 서지보호소자의 열화로 진단하는 판단하여, 상기 서지보호소자의 고장을 알리는 경고유닛을 더 구비함을 특징으로 하는 서지보호소자 열화진단장치.
청구항 4에 있어서,
상기 경고유닛은 상기 퓨즈가 오픈상태일 때 점등되는 LED를 구비하거나, 상기 퓨즈가 오픈상태일 때 유무선 통신망을 통해 원격지로 전송되는 경고신호발생기를 구비함을 특징으로 하는 서지보호소자 열화진단 장치.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 서지보호소자 열화진단장치는,
보완용 서지보호소자와;
상기 퓨즈가 오픈상태일 때, 상기 퓨즈의 오픈상태신호에 응답하여 동작하는 적어도 하나의 스위치를 더 구비하여,
상기 퓨즈가 오픈상태일 경우에, 상기 적어도 하나의 스위치의 동작을 통해 상기 보완용 서지보호소자가 상기 공급단자와 상기 접지단자 사이에서 전기적 연결상태를 가지도록 함을 특징으로 서지보호소자 열화진단장치.